Ray tracing là một kỹ thuật để kết xuất đồ họa máy tính tạo ra một hình ảnh bằng cách truy tìm đường đi của các tia qua một cảnh. Các tia có thể tương tác với các vật thể trong cảnh, bật ra khỏi chúng và thu được các thuộc tính, chẳng hạn như màu sắc.
Ray Tracing: Những điều cơ bản
dò tìm tia mô phỏng ánh sáng trong thế giới thực. Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy là kết quả của các photon phát ra từ các nguồn năng lượng, như mặt trời. Các photon có thể nảy lên và phân tán khi chúng va chạm với các vật thể. Một tấm gương là tất cả những gì bạn cần để nhìn thấy điều này trong hành động. Ánh sáng chiếu vào gương tạo ra phản chiếu.
Ray tracing mô phỏng điều này. Số lượng tia được theo dõi rất ít so với thế giới thực, nơi hàng triệu photon dội qua trường nhìn của chúng ta. Các trò chơi hiện đại theo dõi đâu đó từ một đến bốn tia trên mỗi pixel. Tuy nhiên, điều đó đủ để mô phỏng thế giới thực.
Việc theo dõi đường đi của tia cũng cho phép nó tương tác với thế giới trò chơi. Một tia phát ra từ một vật màu đỏ có thể bị ảnh hưởng bởi màu đó, tạo ra một vầng sáng đỏ ở gần đó. Tia có thể phân tán theo nhiều cách khác nhau dựa trên các thuộc tính mà nghệ sĩ của trò chơi cung cấp cho các đối tượng, cho phép các bề mặt thô hoặc bán phản chiếu thực tế.
Truy tìm tia là một bước tiến quan trọng của đồ họa 3D. Nó tạo ra một hình ảnh thực tế bằng cách mô phỏng đường đi của các tia khi chúng di chuyển trong một trò chơi. Điều này dẫn đến ánh sáng có thể tương tác với môi trường ngay cả khi người chơi không nhìn thấy môi trường. Tính năng dò tia không yêu cầu phần cứng chuyên dụng để hoạt động, nhưng nó chỉ thực tế trên thẻ video hoặc bảng điều khiển trò chơi có thể tăng tốc tính năng dò tia vì nó rất khắt khe.
Ray Tracing so với Rasterization (hoặc, đồ họa 3D như bạn đã biết)
Bạn vẫn có thể nhầm lẫn ngay cả khi bạn hiểu lời giải thích này. Sự phản chiếu đã xuất hiện trong các trò chơi trước đây, thậm chí cả những trò chơi bây giờ đã có tuổi đời vài thập kỷ. Theo dõi tia khác nhau như thế nào?
Các trò chơi 3D trong quá khứ và hầu hết các trò chơi hiện đại đều sử dụng quá trình rasterization. Rasterization kết hợp các yếu tố của thế giới trò chơi 3D mà người chơi có thể nhìn thấy thành hình ảnh 2D. Nó chỉ hiển thị những gì nên hiển thị cho người chơi, vì bất kỳ hiệu suất nào được sử dụng để tạo ra những gì người chơi không thể nhìn thấy đều bị lãng phí. Tuy nhiên, điều này tạo ra một vấn đề.
Hãy quay lại ví dụ về một tấm gương. Môi trường của người chơi và nhân vật của người chơi không hiển thị với người chơi (ít nhất là trong trò chơi góc nhìn thứ nhất). Với quá trình rasterization, không có gì để tấm gương phản chiếu.
Tất nhiên, gương tồn tại trong các trò chơi hiện đại. Họ kết xuất cảnh hai lần. Một đường chuyền là từ quan điểm của người chơi, trong khi một đường chuyền khác là từ một góc nhìn khác. Tuy nhiên, điều đó làm tăng gấp đôi hiệu suất cần thiết để hiển thị một cảnh.
Phản chiếu không gian màn hình, một kỹ thuật trong các công cụ trò chơi 3D phổ biến, sử dụng dữ liệu trên màn hình để tạo phản chiếu. Kỹ thuật này lý tưởng cho các bề mặt phản chiếu ở một góc với góc nhìn của người chơi, chẳng hạn như nước. Tuy nhiên, các đối tượng được phản chiếu sẽ biến mất nếu mục được phản chiếu di chuyển ra ngoài màn hình.
Theo dõi tia không chia sẻ những vấn đề này bởi vì, không giống như quá trình rasterization, nó có thể theo dõi bên ngoài góc nhìn của người chơi.
Ngoài ra, trong các trò chơi cho phép các tia tương tác với các bề mặt, tính năng dò tia có thể hiển thị các bề mặt chảy màu và bán phản chiếu thực tế khó xử lý.
Ray Tracing yêu cầu phần cứng nào?
Truy tìm tia không phải là một ý tưởng mới. Các nhà khoa học máy tính đã thử nghiệm khả năng dò tia vào đầu những năm 1980, tạo ra những hình ảnh tĩnh với ánh sáng, phản xạ và bóng tối chân thực. Thật không may, họ đã mất hàng giờ để kết xuất.
Trò chơi điện tử cần dò tia thời gian thực ở tốc độ 30 khung hình / giây hoặc cao hơn. Điều đó chỉ có thể thực hiện được với thẻ video được thiết kế để tăng tốc độ dò tia.
Khả năng dò tia RTX củaNvidia dựa trên silicon được gọi là Tensor Core. Lõi căng chỉ được tìm thấy trong thẻ video RTX. Các thẻ GTX của Nvidia có thể kết xuất một trò chơi bằng cách sử dụng tính năng dò tia vì như đã nói, tính năng dò tia không yêu cầu silicon chuyên dụng. Tuy nhiên, hiệu suất kém hơn so với thẻ RTX. Và một số trò chơi, như Minecraft với tính năng dò tia RTX, yêu cầu thẻ video RTX vì cách thức cụ thể mà chúng kích hoạt tính năng dò tia.
Thẻ AMD tăng tốc theo dõi tia không có thương hiệu cụ thể và không có silicon chuyên dụng. Thay vào đó, họ sử dụng các tinh chỉnh phần cứng và cập nhật phần mềm để có kết quả tốt hơn. Việc xác định thẻ AMD tăng tốc theo dõi tia khó khăn hơn, vì vậy hãy chú ý đến các chi tiết.
Sony’s PlayStation 5 và Xbox Series X và S có phần cứng đồ họa của AMD có thể tăng tốc theo dõi tia. Tuy nhiên, các nhà phát triển có thể bật và nhiều trò chơi thì không. Một ví dụ đáng chú ý là Cyberpunk 2077, hỗ trợ dò tia RTX trên PC khi ra mắt nhưng không hỗ trợ dò tia trên bảng điều khiển thế hệ tiếp theo. Tính năng này được hứa hẹn dành cho các bảng điều khiển thế hệ tiếp theo trong một bản vá trong tương lai.
